Tema para descarga en pdf: Energía calorífica de origen eléctrico. Calentamiento por resistencia. Calentamiento dieléctrico. Calentamiento por inducción. Calentamiento originado por corrientes de fuga. Calor debido al arco eléctrico. Calentamiento por electricidad estática. Calor generado por rayo.
Theme for download in pdf: Heat energy of electrical origin. Resistance heating. Dielectric heating. Induction heating. Heating caused by leakage currents. Heat due to electric arc. Heating by static electricity. Heat generated by lightning.
CURSO ONLINE TERMODINAMICA
Energía calorífica de origen eléctrico
En el proceso del flujo de la corriente a través de un conductor, los electrones van pasando de átomo en átomo dentro del mismo con frecuentes colisiones entre las partículas atómicas que se encuentran en el camino.
Los mejores conductores, como el cobre y la plata, contienen sus electrones externos más fácilmente eliminables, de modo que la fuerza o voltaje necesario para establecer o mantener una unidad de corriente eléctrica (o flujo de electrones) a través del conductor es menor que en otras sustancias compuestas de átomos con enlaces mas fuertes.
Así, la resistencia eléctrica de cualquier sustancia depende de sus características atómicas y moleculares y es proporcional a la energía necesaria para mover cualquier unidad de cantidad de electrones a través de la sustancia, venciendo las fuerzas de colisión y captura de electrones. Este gasto de energía aparece en forma de calor.
Calentamiento por resistencia.
• Cuando la tasa de generación de calor es proporcional a la resistencia y al cuadrado de la corriente, se llamacalentamiento por resistencia.
Puesto que la temperatura del conductor resultante del calentamiento por resistencia depende de la disipación del calor a su entorno, los cables descarnados pueden aportar mayor corriente que los provistos de aislamiento, sin calentarse en forma peligrosa, y los alambres individuales pueden aportar mas corriente que los múltiples o los que están fuertemente agrupados.
El calor generado por las lámparas incandescentes o infrarrojas se debe a la resistencia de sus filamentos. Para fabricar filamentos capaces de calentarse al blanco en las lámparas incandescentes, se emplean materiales con un punto de fusión muy alto y su destrucción por la oxidación se impide por medio del vacío parcial de la lámpara y la supresión del oxígeno. Los filamentos de lámparas infrarrojas funcionan a temperaturas mucho mas bajas. Los mejores reflectores para dichas lámparas son a base de oro, ya que es de los mejores reflectores de esa radiación.
Calentamiento dieléctrico.
Al someter los átomos a gradientes de potencial eléctrico de origen externo, la distribución del átomo (o de una molécula de varios átomos) sufre deformaciones y los electrones intentan trasladarse en la dirección del potencial positivo, mientras que los protones lo hacen en dirección contraria.
Esto ocurre tanto si el potencial externo aplicado procede de una batería o generador, como si es creado por un campo magnético.
Aunque el potencial externo no baste para liberar electrones, la distorsión de la distribución atómica o molecular normal representa un gasto de energía.
Este fenómeno carece de importancia en la práctica si la fuerza externa es unidireccional, pero puede ser importante si el potencial es pulsante o alterno; por ejemplo, el calentamiento de un dieléctrico (material que tiene buenas propiedades aislantes) puede alcanzar niveles importantes si la frecuencia alterna del potencial externo alcanza niveles elevados.
Calentamiento por inducción.
Siempre que un conductor esté sujeto a la influencia de un campo magnético fluctuante o alterno, o entre en actividad a través de las líneas de fuerza de un campo magnético, aparecen en él diferencias de potencial que dan como resultado un flujo de corriente con calentamiento por resistencia en el conductor.
Ante estos potenciales rápidamente cambiantes o alternantes se gasta mayor cantidad de energía y al cambiar la polaridad aparece una energía calorífica debido a la distorsión mecánica y eléctrica de la estructura molecular.
Este último tipo de calentamiento aumenta con la frecuencia de la alternación.
La comida colocada en un horno de microondas se calienta por la fricción molecular inducida por la energía de microondas que absorbe.
Una forma útil de calentamiento por inducción se crea al pasar una corriente alterna de alta frecuencia a través de una espiral que rodea al material que hay que calentar. La corriente alterna que pase por un alambre puede inducir una corriente en otro alambre paralelo al mismo.
Si el alambre al que se le induce la corriente no tiene una capacidad portadora suficiente (función de su sección) para la magnitud de dicha corriente, se producirá un calentamiento por resistencia.
El calentamiento se debe principalmente a la resistencia al flujo y, en pequeño grado, a la fricción molecular.
Calentamiento originado por corrientes de fuga.
Los materiales aislantes existentes distan mucho de ser perfectos y permiten siempre que circule cierta intensidad de corriente al someter los aislantes a tensiones importantes.
La corriente circulante puede denominarse corriente de fuga y, desde el punto de vista de la generación de calor, normalmente carece de importancia. Sin embargo, si el material aislante no es adecuado para el cometido que realiza o si, por motivos de economía, ahorro de espacio o para obtener la máxima capacidad de un condensador, los materiales son muy delgados, las corrientes de fuga pueden superar los límites de seguridad y calentar al aislante, originando los desperfectos consiguientes del material y su rotura final.
Calor debido al arco eléctrico.
El arco eléctrico se produce cuando un circuito eléctrico que porta corriente se interrumpe, tanto si esta interrupción es intencional (caso de un interruptor de cuchilla) como si es accidental (cuando se suelta un contacto o un Terminal).
La formación de arco eléctrico es especialmente grave cuando se produce en motores u otros circuitos inducidos.
La temperatura de los arcos eléctricos es muy alta y el calor emitido puede ser suficiente para producir la ignición del material combustible o inflamable que pueda haber en sus cercanías.
En algunos casos, el arco puede fundir el conductor. Un requisito para que un circuito eléctrico pueda considerarse intrínsecamente seguro es que el arco producido por una interrupción accidental de la corriente no desprenda suficiente energía para causar la ignición de las atmósferas peligrosas en las que el circuito está instalado.
Calentamiento por electricidad estática.
La electricidad estática, algunas veces llamada también electricidad por fricción, se corresponde a una acumulación de carga eléctrica en la superficie de dos materiales que se han unido y separado después.
Las superficies se cargan entonces positiva y negativamente. Si estas sustancias no estuvieran conectadas o puestas a tierra podrían asimilar suficiente carga eléctrica para producir una chispa.
Los arcos estáticos tienen generalmente muy corta duración y no producen suficiente calor para causar la ignición de materiales combustibles ordinarios tales como papel. Sin embargo, pueden ser capaces de causar la ignición de gases o vapores inflamables o nubes de polvo combustibles.
Un combustible que fluya por el interior de una tubería puede generar suficiente electricidad estática, cuya energía puede causar la ignición de un vapor inflamable.
Calor generado por el rayo.
El rayo es una descarga eléctrica sobre una nube, hacia la carga opuesta de otra nube o sobre la tierra.
Un rayo que pase de una nube a la tierra puede desarrollar temperaturas muy altas en cualquier material de alta resistencia que se encuentre en su camino, tal como madera o mampostería.
